專利名稱：共享緩存式交互機頂盒的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種家用電器，具體地說是一種在不需要投入巨資改造網(wǎng)絡的情況下，用戶即可點播數(shù)字視頻節(jié)目，同時還解決了盜看問題的共享緩存式交互機頂盒。
背景技術：
傳統(tǒng)的數(shù)字電視系統(tǒng)要實現(xiàn)視頻點播，每個用戶要占用一個獨立的信道資源，因此隨著用戶的增加，用戶占用更多的網(wǎng)絡資源，網(wǎng)絡帶寬將成為視頻點播的瓶頸，例如100Mbps以太網(wǎng)絡僅能支持50個用戶同時點播，一個有線電視模擬頻道數(shù)字化后每秒約能傳輸38Mbit，僅能支持25個并發(fā)用戶(均按每用戶1.5Mbps碼率計算)。用戶點播一個NVOD節(jié)目后，平均需要等待15-20分鐘才能收看到，而且播放的節(jié)目采用的加密技術不能很好地保護知識版權，有被破解的可能。
3、技術內容本實用新型由信道解碼電路B從有線電視網(wǎng)中實時接收數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，MPEG-2解碼/CPU電路A將其緩存在存儲電路E的緩沖池中，當緩沖池填滿后，MPEG-2解碼/CPU電路A從緩沖池中取出加密數(shù)據(jù)，通過智能卡接口電路F將加密密鑰和授權信息傳送至智能卡，智能卡解出密鑰和授權信息，傳送給MPEG-2解碼/CPU電路A，解碼后得到的MPEG-2數(shù)據(jù)通過外圍接口電路C輸出。采用接收/緩存/更新機制，實現(xiàn)了信道-本地緩存-解碼器的實時交互，所有用戶都能共享帶寬，節(jié)省了有線電視的網(wǎng)絡資源，大大降低了有線電視前端視頻服務器壓力，非常適合中國國情。本實用新型由于采用了接收/存儲/更新機制，實現(xiàn)了信道-本地緩存-解碼器的實時交互，從而確保了任一得到授權的用戶在任一時間進行點播，在規(guī)定的時間內(低于1分鐘)都能得到服務，同時所有用戶都能共享帶寬，充分利用了有線電視的網(wǎng)絡資源，大大降低了有線電視前端視頻服務器壓力，解決了在單向網(wǎng)絡(如有線電視網(wǎng)等)中用戶只能被動接收數(shù)字視頻節(jié)目，不能實現(xiàn)交互的問題。不需要投入巨資改造網(wǎng)絡的情況下，用戶即可點播數(shù)字視頻節(jié)目，同時還解決了有線電視網(wǎng)的收費管理防止盜看的問題。
本實用新型采用偽隨機序列將數(shù)字視頻數(shù)據(jù)實時加密，只能緩存被加密的數(shù)據(jù)，動態(tài)更新，用戶無法拷貝和分析，確保了數(shù)字視頻數(shù)據(jù)的安全，只有合法用戶通過智能卡進行實時解密，才能接收到點播的數(shù)字視頻節(jié)目。
本實用新型還可應用于無線廣播和衛(wèi)星廣播等領域，除可實現(xiàn)點播數(shù)字視頻節(jié)目外，還可實現(xiàn)點播多媒體數(shù)據(jù)(如股票、教育信息、新聞、熱門網(wǎng)站等)。目前國內大部分有線電視網(wǎng)絡為單向網(wǎng)絡，衛(wèi)星和無線廣播大部分也無法交互，采用本實用新型后即可實現(xiàn)數(shù)字視頻和多媒體數(shù)據(jù)的點播，非常符合中國國情。
本實用新型采用SGS Thomson公司生產(chǎn)的STI5500單片MPEG-2解碼芯片，內嵌32位微處理器，OS/20嵌入式操作系統(tǒng)和應用程序固化在2M字節(jié)FlashMemory中。操作系統(tǒng)、應用程序和MPEG-2數(shù)據(jù)緩存池占用了64M字節(jié)DRAM，緩存池分兩部分，每部分各為30M字節(jié)，用于存在解碼前的壓縮數(shù)據(jù)，MPEG-2解碼和OSD顯示占用2M字節(jié)SDRAM。用戶簡單地通過遙控器操縱共享緩存式交互機頂盒，就可以完成點播操作。共享緩存式交互機頂盒的工作過程如下a.用戶開機后，系統(tǒng)啟動，電視屏幕出現(xiàn)多媒體信息點播主菜單。
b.用戶可以查詢收費信息。
c.用戶可以選擇菜單中的條目，逐層進入和退出子菜單，最后選中節(jié)目。
d.機頂盒根據(jù)該節(jié)目的索引取出節(jié)目標識符、被加密的密鑰和授權信息，將被加密的密鑰和授權信息送入智能卡解密，得到密鑰和授權信息，根據(jù)節(jié)目標識符取出該節(jié)目的第一個索引。
e.根據(jù)索引從MPEG-2傳送流中取出該節(jié)目傳送流，并保存在DRAM的第一段緩沖池中。
f.然后利用密鑰將加密的數(shù)據(jù)進行解密，然后解釋(解碼)并顯示，若用戶沒有得到授權信息，否則無法解密，因而更無法解釋(解碼)。
g.在解釋的過程中，根據(jù)下一索引從MPEG-2傳送流中取出下一段節(jié)目傳送流，并存在DRAM的第二段緩沖池中。
h.若已將第一段緩沖池信息解釋完畢，則轉至第二段緩沖池中，將第一段緩沖區(qū)清空，并取下一段索引，若不是最后一段，則轉至(e)，若為最后一段，則結束。


附圖1為共享緩存式交互機頂盒的電路原理框圖。
附圖2為數(shù)據(jù)緩存電路。
附圖3為智能卡接口電路。
附圖4為電話撥號電路。
參照說明書附圖對本實用新型作如下詳細說明。
共享緩存式交互機頂盒，包括MPEG-2解碼/CPU電路A，存儲電路B、智能卡接口電路C、電話撥號電路D構成，存儲電路B、智能卡接口電路C、電話撥號電路D與MPEG-2解碼/CPU電路A并接，本實用新型在原數(shù)字MPEG-2解碼/CPU的基礎上，增加存儲電路B、智能卡接口電路C、電話撥號電路D，從而實現(xiàn)了共享緩存和信息安全。
存儲電路B是由集成電路IC6、集成電路IC7、電容C46、電容C47、電容C48、電容C49、電容C50和電容C56組成。集成電路IC6的P18-P21腳分別與地址線A1-A4相連，P24-P29腳分別與地址線A5-A10相連，P17-P16腳分別與地址線A11-A12相連，P2-P5腳分別與數(shù)據(jù)線D0-D3相連，P7-P10腳分別與數(shù)據(jù)線D4-D7相連，P35-P43腳分別與數(shù)據(jù)線D8-D15相連，P1、P6、P22腳連接3.3V電源，P23、P39、P44腳連接地，P14腳連接R/W信號，P15腳連接RAS0，P32腳連接CAS0，P31腳連接CAS1，P30腳連接F_OE信號，P11、P12、P13、P33、P34腳不連接信號，集成電路IC7的P18-P21腳分別與地址線A1-A4相連，P24-P29腳分別與地址線A5-A10相連，P17-P16腳分別與地址線A11-A12相連，P2-P5腳分別與數(shù)據(jù)線D0-D3相連，P7-P10腳分別與數(shù)據(jù)線D4-D7相連，P35-P43腳分別與數(shù)據(jù)線D8-D15相連。P1、P6、P22腳連接3.3V電源，P23、P39、P44腳連接地，P14腳連接R/W信號，P15腳連接RAS1，P32腳連接CAS0，P31腳連接CAS1，P30腳連接F_OE信號，P11、P12、P13、P33、P34腳不連接信號，電容C46-C49、C56兩端分別連接3.3V電源和地。
智能卡接口電路C是由集成電路ICS1、REGSC1、發(fā)光二極管RSC1和RSC2、穩(wěn)壓二極管DSC8-DSC13、三極管QSC1和QSC2、電阻RSC1-RCS4、RCS8、RCS10、RCS11、RCS14-RCS16、RCS20、RCS22、RCS24、RCS25、電容CSC1-CSC4、CSC7、插座SCCON1構成，ICS1的P3腳連接SC_VPP_EN1信號，P4腳輸出VPP_CTL1信號，連接到RSC25，另一端連接到QSC2的ICS1的基極，QSC2的發(fā)射極接5VSCS，QSC2的集電極接發(fā)光二極管DSC2，DSC2的另一端連接到RSC2，RSC2另一端接地，CSC3兩端分別接QSC2的集電極和地，P1腳連接SC_POR_EN1信號，P2腳輸出PWR_CTL1信號，連接到RSC24，RSC24另一端連接到QSC1基極，QSC1的發(fā)射極接5VSCS，QSC1的集電極接發(fā)光二極管DSC1，發(fā)光二極管DSC1另一端連接RSC1和ICS1的P13腳，RSC1另一端接地。ICS1的P12腳輸出SC_PWR_ALARM1，CSC2兩端分別接QSC1的集電極和地，RSC4兩端分別接5VSCS和ICS1的P12腳。ICS1的P7腳接地，P14腳接5VSCS，CSC4兩端分別接ICS1 P14腳和地。ICS1的P5、P6、P8-P11腳空。REGSC1 P1腳接12V_IN，P2腳接地，P3腳輸出5VSCS，CSC1兩端分別接REGSC1 P3腳和地，CSC7兩端分別接REGSC1 P1腳和地。SDA和SC_DATA1分別接SSC1的1、3腳，SCL和SC_CLK1分別接SSC2的1、3腳，SSC1的第2腳輸出DATA1，連接到DSC8的陰極、DSC9的陽極和RSC16、RCS3，RCS3另一端、DSC9陰極接5VSC1，DSC8陽極接地。RSC16另一端接SCCON1的P6腳。SSC2的第2腳輸出CLK1，連接到DSC12陽極、DSC13陰極和RSC11，RSC11另一端和DSC12陰極接5VSC1，DSC13的陽極接地，CLK1連接到SCCON1的P5腳，SC_DETECT1連接到RSC20，RSC20另一端接SCCON1的P9腳和RSC22，RSC22另一端接地。SC_RST1接DSC10陽極、DSC11陰極、RSC10、RSC15，RSC15另一端接SCCON1的P3腳，RSC10另一端、DSC10陰極接5VSC1，DSC11陽極接地。
電話撥號電路D是由集成電路UR2、UR4、UR5、晶體YR1和YR2、二極管DR1、整流橋B1、三極管QR1、QR2、電阻RR1-RR12、RV1、電容CR4-CR8、電話插座JR1構成，JR1的P3-P4分別接整流橋B1的1、3腳，B1的4腳分別連接UR2的P4腳，B1的2腳連接RR2和QR1的發(fā)射極，RR2的另一端與QR1的基極連接，QR1的集電極連接RR3，RR3的另一端與DR1的陰極連接，DR1的陽極與地連接。UR2的P2腳接地，P1腳接RR5，RR5的另一端接QR2的發(fā)射極，QR2的集電極與RR6連接，RR6的另一端接VDD，QR2的基極連接RR7和CR1，RR7的另一端連接VDD，CR1的另一端連接RR8，RR8的另一端接UR4的P8腳，UR2的P5腳連接RR4，RR4的另一端連接RR1，RR1的另一端連接UR4的P2腳，UR4的P1和P4短接，P2和P3腳間接RR9，P5腳接地，P6和P7腳接YR1，P9腳接UR5的P8腳，P10腳接地，P11腳接UR5的P8腳，P12腳接UR5的P6腳，P13腳接UR5的P10腳，P14-P17分別接UR5的P7、P8、P1、P2腳，P18腳與P19腳間接RR10，P19和P20腳間接CR4，P20腳接VDD，CR5的兩端分別接VDD和地，RR10兩端分別接VDD和UR4的P13腳。UR5的P4腳接CR6和RR11，RR11另一端接VDD，CR6的另一端接地，UR5的P3腳接地，UR5的P15和P16腳分別接YR2和CR7、CR8，CR7、CR8的另一端接地，UR5的P11和P12腳輸出SCL和SDA信號。
5、實施方式本實用新型共享緩存式交互機頂盒的加工制作比較簡單，按說明書附圖所示加工制作即可。電路中使用的集成電路型號分別為IC6、IC7為KM416V1204BT，ICSC1為74F07，REGSC1為MC7805T，UR2為4N25，UR4為MT8888CC，UR5為PIC16C54，其它電阻、電容、二極管、三極管等元器件均為通用電子器件。
一個8MHz帶寬有線電視模擬頻道數(shù)字化后(64QAM)，傳輸率可達到40Mbps，約可傳輸3套共享緩存式視頻節(jié)目(MPEG-1質量)，使用10個模擬頻道，可傳輸30套視頻節(jié)目，基本滿足絕大部分用戶需要。
本實用新型具有如下特點1、解決了網(wǎng)絡帶寬瓶頸問題傳統(tǒng)的數(shù)字電視系統(tǒng)要實現(xiàn)視頻點播，每個用戶要占用一個獨立的信道資源，因此隨著用戶的增加，用戶占用更多的網(wǎng)絡資源，網(wǎng)絡帶寬將成為視頻點播的瓶頸，例如100Mbps以太網(wǎng)絡僅能支持50個用戶同時點播，一個有線電視模擬頻道數(shù)字化后每秒約能傳輸38Mbit，僅能支持25個并發(fā)用戶(均按每用戶1.5Mbps碼率計算)。
共享緩存式機頂盒不會隨用戶增加而增加網(wǎng)絡帶寬，一個有線電視模擬頻道約能提供三套實時視頻點播節(jié)目，能同時支持數(shù)百萬用戶，徹底解決了網(wǎng)絡帶寬瓶頸問題。
2、解決了視頻服務器瓶頸問題傳統(tǒng)的數(shù)字電視系統(tǒng)要實現(xiàn)視頻點播，每個用戶要占用一個獨立的信道資源，用戶越多，視頻服務器負載越大，傳統(tǒng)的視頻服務器一般能支持100-200并發(fā)用戶，隨著用戶增加，要增加視頻服務器，從而造成整套系統(tǒng)造價很高，嚴重影響了系統(tǒng)的推廣。
共享緩存式機頂盒采用全新的接收/存儲機制，從而確保了任一得到授權的用戶在任一時間內都得到服務，所有用戶都共享帶寬，共享緩存式視頻服務器可支持任意多用戶，因而對視頻服務器的軟硬件性能要求不高，可大大降低了軟硬件成本。
3、確保了信息的安全傳統(tǒng)的視頻點播系統(tǒng)沒有對視頻數(shù)據(jù)進行加密，在開放的網(wǎng)絡環(huán)境中很容易被非法截取，很難保護視頻信息的安全。
共享緩存式視頻點播系統(tǒng)采用偽的隨機序列將多媒體(視頻等)數(shù)據(jù)進行加密，確保了信息的安全，只有合法用戶才能解密。另外共享緩存式交互機頂盒采用大容量DRAM存儲被加密的多媒體數(shù)據(jù)，動態(tài)更新，用戶無法拷貝，保護了知識版權。
下表是現(xiàn)有技術與本實用新型產(chǎn)品的經(jīng)濟效益對比在現(xiàn)有技術中有線電視網(wǎng)絡改造設備投資約5000萬元；網(wǎng)絡使用費用20000萬元(400個頻道)/年500萬元(10個頻道)/年；視頻服務器20000萬元(200臺視頻服務器)500萬元(5臺視頻服務器)；用戶需購置設備費用2500元；除設備外，平均每用戶承擔費用 500元/年。
按10萬用戶規(guī)模計算，每500用戶需要一臺視頻服務器和兩個模擬頻道，每臺視頻服務器100萬元，每個模擬頻道使用費為50萬元/年，現(xiàn)有技術的同類產(chǎn)品成本為2500元，而采用本實用新型的機頂盒為1500元，有線電視改造費為500元/用戶。
本實用新型的共享緩存式機頂盒和現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點1、有線電視網(wǎng)不需要雙向改造，可節(jié)省大量資金2、不受用戶數(shù)量限制，用戶越多，成本越低3、對視頻服務器的軟硬件要求較低，大大降低了整套系統(tǒng)的成本。
4、機頂盒與數(shù)字電視兼容，成本低，易推廣，風險小。
5、采用完善的數(shù)字加密技術，確保了信息的安全，防止非授權用戶的盜看，防止信息的非法復制。
6、節(jié)省大量的網(wǎng)絡資料。
因而，具有很好的推廣使用價值。
權利要求1.共享緩存式交互機頂盒，包括MPEG-2解碼/CPU電路A、存儲電路B、智能卡接口電路C、電話撥號電路D，其特征在于MPEG-2解碼/CPU電路A與存儲電路B、智能卡接口電路C、電話撥號電路D并接。
2.根據(jù)權利要求1所描述的共享緩存式交互機頂盒，其特征在于存儲電路B是由集成電路IC6、集成電路IC7、電容C46、電容C47、電容C48、電容C49、電容C50和電容C56組成，集成電路IC6的A18-A21腳分別與地址總線相接，A24-A29腳分別與地址線A5-A10相連，P17-P16腳分別與地址線A11-A12相連，P2-P5腳分別與數(shù)據(jù)線D0-D3相連，P7-P10腳分別與數(shù)據(jù)線D4-D7相連，P35-P43腳分別與數(shù)據(jù)線D8-D15相連，P1、P6、P22腳連接3.3V電源，P23、P39、P44腳連接地，P14腳連接R/W信號，P15腳連接RAS0，P32腳連接CAS0，P31腳連接CAS1，P30腳連接F_OE信號，P11、P12、P13、P33、P34腳不連接信號；集成電路IC7的P18-P21腳分別與地址線A1-A4相連，P24-P29腳分別與地址線A5-A10相連，P17-P16腳分別與地址線A11-A12相連，P2-P5腳分別與數(shù)據(jù)線D0-D3相連，P7-P10腳分別與數(shù)據(jù)線D4-D7相連，P35-P43腳分別與數(shù)據(jù)線D8-D15相連。P1、P6、P22腳連接3.3V電源，P23、P39、P44腳連接地，P14腳連接R/W信號，P15腳連接RAS1，P32腳連接CAS0，P31腳連接CAS1，P30腳連接F_OE信號，P11、P12、P13、P33、P34腳不連接信號，電容C46-C49、C56兩端分別連接3.3V電源和地。
3.根據(jù)權利要求1所描述的共享緩存式交互機頂盒，其特征在于智能卡接口電路C是由集成電路ICS1、REGSC1、發(fā)光二極管RSC1和RSC2、穩(wěn)壓二極管DSC8-DSC13、三極管QSC1和QSC2、電阻RSC1-RCS4、RCS8、RCS10、RCS11、RCS14-RCS16、RCS20、RCS22、RCS24、RCS25、電容CSC1-CSC4、CSC7、插座SCCON1構成；ICS1的P3腳連接SC_VPP_EN1信號，P4腳輸出VPP_CTL1信號，連接到RSC25，另一端連接到QSC2的ICS1的基極，QSC2的發(fā)射極接5VSCS，QSC2的集電極接發(fā)光二極管DSC2，DSC2的另一端連接到RSC2，RSC2另一端接地，CSC3兩端分別接QSC2的集電極和地；P1腳連接SC_POR_EN1信號，P2腳輸出PWR_CTL1信號，連接到RSC24，RSC24另一端連接到QSC1基極，QSC1的發(fā)射極接5VSCS，QSC1的集電極接發(fā)光二極管DSC1，發(fā)光二極管DSC1另一端連接RSC1和ICS1的P13腳，RSC1另一端接地。ICS1的P12腳輸出SC_PWR_ALARM1，CSC2兩端分別接QSC1的集電極和地，RSC4兩端分別接5VSCS和ICS1的P12腳，ICS1的P7腳接地，P14腳接5VSCS，CSC4兩端分別接ICS1 P14腳和地。ICS1的P5、P6、P8-P11腳空。REGSC1 P1腳接12V_IN，P2腳接地，P3腳輸出5VSCS，CSC1兩端分別接REGSC1 P3腳和地，CSC7兩端分別接REGSC1 P1腳和地；SDA和SC_DATA1分別接SSC1的1、3腳，SCL和SC_CLK1分別接SSC2的1、3腳，SSC1的第2腳輸出DATA1，連接到DSC8的陰極、DSC9的陽極和RSC16、RCS3，RCS3另一端、DSC9陰極接5VSC1，DSC8陽極接地，RSC16另一端接SCCON1的P6腳；SSC2的第2腳輸出CLK1，連接到DSC12陽極、DSC13陰極和RSC11，RSC11另一端和DSC12陰極接5VSC1，DSC13的陽極接地，CLK1連接到SCCON1的P5腳，SC_DETECT1連接到RSC20，RSC20另一端接SCCON1的P9腳和RSC22，RSC22另一端接地。SC_RST1接DSC10陽極、DSC11陰極、RSC10、RSC15，RSC15另一端接SCCON1的P3腳，RSC10另一端、DSC10陰極接5VSC1，DSC11陽極接地。
4.根據(jù)權利要求1所描述的共享緩存式交互機頂盒，其特征在于電話撥號電路D是由集成電路UR2、UR4、UR5、晶體YR1和YR2、二極管DR1、整流橋B1、三極管QR1、QR2、電阻RR1-RR12、RV1、電容CR4-CR8、電話插座JR1構成，JR1的P3-P4分別接整流橋B1的1、3腳，B1的4腳分別連接UR2的P4腳，B1的2腳連接RR2和QR1的發(fā)射極，RR2的另一端與QR1的基極連接，QR1的集電極連接RR3，RR3的另一端與DR1的陰極連接，DR1的陽極與地連接。UR2的P2腳接地，P1腳接RR5，RR5的另一端接QR2的發(fā)射極，QR2的集電極與RR6連接，RR6的另一端接VDD，QR2的基極連接RR7和CR1，RR7的另一端連接VDD，CR1的另一端連接RR8，RR8的另一端接UR4的P8腳，UR2的P5腳連接RR4，RR4的另一端連接RR1，RR1的另一端連接UR4的P2腳，UR4的P1和P4短接，P2和P3腳間接RR9，P5腳接地，P6和P7腳接YR1，P9腳接UR5的P8腳，P10腳接地，P11腳接UR5的P8腳，P12腳接UR5的P6腳，P13腳接UR5的P10腳，P14-P17分別接UR5的P7、P8、P1、P2腳，P18腳與P19腳間接RR10，P19和P20腳間接CR4，P20腳接VDD，CR5的兩端分別接VDD和地，RR10兩端分別接VDD和UR4的P13腳。UR5的P4腳接CR6和RR11，RR11另一端接VDD，CR6的另一端接地，UR5的P3腳接地，UR5的P15和P16腳分別接YR2和CR7、CR8，CR7、CR8的另一端接地，UR5的P11和P12腳輸出SCL和SDA信號。
專利摘要本實用新型提供一種共享緩存式交互機頂盒,其結構是由信道解碼電路B從有線電視網(wǎng)中實時接收數(shù)字視頻數(shù)據(jù),MPEG－2解碼/CPU電路A將其緩存在存儲電路E的緩沖池中，當緩沖池填滿后，MPEG－2解碼/CPU電路A從緩沖池中取出加密數(shù)據(jù)，通過智能卡接口電路F將加密密鑰和授權信息傳送至智能卡，智能卡解出密鑰和授權信息，傳送給MPEG－2解碼/CPU電路A，解碼后得到的MPEG－2數(shù)據(jù)通過外圍接口電路C輸出，該機頂盒采用接收/緩存/更新機制，實現(xiàn)了信道－本地緩存－解碼器的實時交互，所有用戶都能共享帶寬，節(jié)省了有線電視的網(wǎng)絡資源，大大降低了有線電視前端視頻服務器壓力，非常適合中國國情，具有很好的推廣使用價值。
文檔編號H04N7/10GK2593500SQ0225593
公開日2003年12月17日 申請日期2002年12月16日 優(yōu)先權日2002年12月16日
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